變電所攜帶型高壓接地線(xiàn)改造設(shè)計(jì)研究

魏亞瑟　呂備　袁靜

摘 要：近年來(lái)，伴隨電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大和變電站數(shù)量的增加，運(yùn)維人員的日常倒閘操作量也隨之增加，裝拆接地線(xiàn)作為一種確保安全的技術(shù)措施，操作效率不高會(huì)影響供電可靠性，操作過(guò)程中若操作不當(dāng)，不僅可能會(huì)對(duì)操作者造成傷害，而且會(huì)給后續(xù)工作留下安全隱患，繼而危及人身、設(shè)備和電網(wǎng)安全。因此，如何提高裝拆接地線(xiàn)的操作效率、裝拆質(zhì)量和保障人員安全具有極為重要的意義。

關(guān)鍵詞：倒閘操作 供電可靠性 操作效率 安全隱患

中圖分類(lèi)號(hào)：TM72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）09（a）-0058-02

裝設(shè)接地線(xiàn)是變電人員在日常工作中最為重要的一環(huán)，如何提高接地線(xiàn)安裝可靠率與操作時(shí)間效率，提高接地線(xiàn)的導(dǎo)電性能和操作桿的絕緣性能，并且大幅度減少其重量是接地線(xiàn)的發(fā)展方向。

變電人員通過(guò)接地線(xiàn)的改造在操作時(shí)提高操作效率，提高接地線(xiàn)掛設(shè)可靠率，降低安全風(fēng)險(xiǎn)，具有良好的應(yīng)用價(jià)值和推廣價(jià)值。

平口螺旋式接地線(xiàn)由絕緣操作桿、導(dǎo)線(xiàn)夾、短路線(xiàn)、接地線(xiàn)、接地端子、匯流夾、接地夾等組成。變電工作人員在安裝時(shí)需要先連接接地端，后連接接電夾，在連接到檢修設(shè)備上時(shí)需將接地軟銅線(xiàn)分相上雙眼銅鼻子固定在接地棒上的接電夾（接電夾有固定式和活動(dòng)式）相應(yīng)位置上，將接地線(xiàn)合相上的單眼銅鼻子固定在接地夾或地針上，構(gòu)成一套完整的接地線(xiàn)[1]。

在變電站日常操作維護(hù)中，該公司目前采用的10 kV接地線(xiàn)包括脫卸式和平口螺旋式兩種，在運(yùn)維人員日常操作過(guò)程中，這兩種接地線(xiàn)在安全性和操作效率方面都存在一定的缺點(diǎn)。

平口螺旋式接地線(xiàn)存在缺點(diǎn)主要有以下兩點(diǎn)：

（1）在利用平口螺旋式接地線(xiàn)進(jìn)行操作時(shí)，短路線(xiàn)是與導(dǎo)線(xiàn)端線(xiàn)夾相連，在對(duì)一些垂直于地面的銅排進(jìn)行裝設(shè)操作時(shí)具有一定的操作難度。由于接地線(xiàn)較重且缺少相應(yīng)的受力支點(diǎn)，運(yùn)維人員有時(shí)必須將短路線(xiàn)托起以抵消部分重力影響，才能利用絕緣操作桿高質(zhì)量完成裝設(shè)操作。

此番做法存在安全隱患：在對(duì)設(shè)備驗(yàn)電、放電后裝設(shè)接地線(xiàn)時(shí)，短路線(xiàn)應(yīng)視為帶電導(dǎo)體，安規(guī)中明確規(guī)定：在裝、拆接地線(xiàn)時(shí)禁止用手碰觸接地線(xiàn)導(dǎo)線(xiàn)[2]。

在垂直地面的銅排裝設(shè)平口螺旋式接地線(xiàn)時(shí)，由于重力影響運(yùn)維人員無(wú)法以安全規(guī)范的姿勢(shì)將接地線(xiàn)水平掛在銅排上，運(yùn)維人員有時(shí)必須佩戴絕緣手套，將部分短路線(xiàn)托起，以抵消部分重力影響，才能操作到位。

（2）在該公司管轄的部分35 kV變電站中，仍存在GG1A型開(kāi)關(guān)柜，平口螺旋式接地線(xiàn)在此類(lèi)型開(kāi)關(guān)柜中也存在“水土不服”。因線(xiàn)夾不可調(diào)節(jié)角度且固定在絕緣操作桿上，而且絕緣操作桿長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，由于開(kāi)關(guān)柜的結(jié)構(gòu)原因，對(duì)絕緣操作桿形成阻礙，從而使其中一相或兩相接地線(xiàn)夾與銅排接觸面積不足，導(dǎo)致接地線(xiàn)無(wú)法可靠裝設(shè)，并且存在脫落隱患。

脫卸式接地線(xiàn)就是將平口螺旋式接地線(xiàn)的三相絕緣棒用一根絕緣操作棒來(lái)代替，這樣設(shè)計(jì)可以節(jié)約材料。變電工作人員在操作時(shí)需要將絕緣操作桿與導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)夾側(cè)一相絕緣操作桿緊固頭可靠連接并裝設(shè)在檢修設(shè)備的銅排上，然后將二者脫卸下來(lái)，如此反復(fù)，完成連續(xù)三相的接地線(xiàn)掛設(shè)操作。

脫卸式接地線(xiàn)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)雖然克服了操作桿長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)而導(dǎo)致的開(kāi)關(guān)柜結(jié)構(gòu)阻礙，與銅排也接觸較好。

但是脫卸式接地線(xiàn)也同樣存在很多不足，主要有三點(diǎn)：（1）一般是多副接地線(xiàn)共用一根絕緣操作桿，操作桿內(nèi)凹槽與線(xiàn)夾連接處，由于長(zhǎng)年累月的連接和脫離操作，操作桿凹槽磨損變大，導(dǎo)致無(wú)法與線(xiàn)夾連接處連接不順暢。（2）對(duì)脫卸式接地線(xiàn)進(jìn)行拆除工作時(shí)，運(yùn)維人員需逐相進(jìn)行操作，當(dāng)其中一相接地線(xiàn)拆除后，另兩相底線(xiàn)尚未拆除時(shí)，需要將已拆除底線(xiàn)線(xiàn)夾與操作桿進(jìn)行分離，運(yùn)維人員必須進(jìn)行手工脫離線(xiàn)夾?，F(xiàn)在是在佩戴絕緣手套后，將線(xiàn)夾拉出操作桿。這種做法存在一個(gè)安全隱患：還未完成另兩相的接地線(xiàn)拆除，已拆除的接地線(xiàn)線(xiàn)夾與導(dǎo)線(xiàn)仍被視為帶電體，如果此時(shí)合閘誤送電，會(huì)對(duì)運(yùn)維人員造成危險(xiǎn)。（3）對(duì)GG1A式開(kāi)關(guān)柜，在10 kV出線(xiàn)的開(kāi)關(guān)母線(xiàn)側(cè)裝設(shè)脫卸式接地線(xiàn)后，上柜門(mén)可以關(guān)閉，在關(guān)閉后接地線(xiàn)無(wú)法反映在工作人員與操作人員的視線(xiàn)內(nèi)。工作結(jié)束后，操作人員有幾率忽略視線(xiàn)外的接地線(xiàn)，從而漏拆接地線(xiàn)，有可能造成帶接地線(xiàn)送電的重大惡性安全事故。

所謂接地端，就是將接地線(xiàn)與地緊緊相連的一個(gè)固定點(diǎn)，變電工作人員在安裝時(shí)需要先連接接地端，后連接接電夾，在裝設(shè)接地端時(shí)，需要將短路線(xiàn)固定端從接地點(diǎn)孔中穿出，然后利用緊固環(huán)將短路線(xiàn)固定端與接地端緊緊相連，最后將鎖具在上鎖孔中上鎖。

傳統(tǒng)接地線(xiàn)的接地端存在很多不足：

一是該公司采用的傳統(tǒng)接地線(xiàn)的接地端與導(dǎo)線(xiàn)通過(guò)螺絲相連，經(jīng)常會(huì)發(fā)生螺絲生銹滑動(dòng)造成與接地端接觸面積不夠從而增加了安全隱患，甚至造成與導(dǎo)線(xiàn)脫離，失去保安效果。

二是傳統(tǒng)接地線(xiàn)的接地端長(zhǎng)度過(guò)短，在利用臨時(shí)接地端線(xiàn)夾固定時(shí)容易變形彎曲，使得接觸面積無(wú)法滿(mǎn)足規(guī)定要求，增加了安全隱患。

三是傳統(tǒng)接地端鎖孔大小固定，而且材質(zhì)較差。鎖孔太小會(huì)導(dǎo)致無(wú)法上鎖，材質(zhì)較差則會(huì)使得導(dǎo)線(xiàn)固定端鎖孔損壞，使鎖具不能正常上鎖。

該項(xiàng)目的總體目標(biāo)是通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)接地線(xiàn)的深入研究，取其優(yōu)點(diǎn)，避免缺點(diǎn)，在原有的基礎(chǔ)上加以改造設(shè)計(jì)，從而解決運(yùn)維人員在進(jìn)行接地線(xiàn)操作過(guò)程中費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，同時(shí)降低操作時(shí)的安全風(fēng)險(xiǎn)、提高操作效率。

該項(xiàng)目主要通過(guò)對(duì)現(xiàn)有接地線(xiàn)的改造設(shè)計(jì)，避免傳統(tǒng)接地線(xiàn)的缺點(diǎn)，將優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合?，F(xiàn)有的接地線(xiàn)存在著裝設(shè)地點(diǎn)運(yùn)用片面、操作繁瑣、易損壞，接地線(xiàn)接地固定端材質(zhì)較差、易變形，鎖孔太小等缺陷，使得日常掛設(shè)接地線(xiàn)過(guò)程中的存在費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、不安全、工作效率低、易損壞等一系列問(wèn)題。該項(xiàng)目對(duì)現(xiàn)有接地線(xiàn)進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，使操作人員能提高效率、減少勞動(dòng)強(qiáng)度，提升材質(zhì)并能適應(yīng)多種操作環(huán)境。

借助變電所現(xiàn)有接地線(xiàn)結(jié)構(gòu)性，對(duì)其進(jìn)行重新改造設(shè)計(jì)。通過(guò)改造設(shè)計(jì)接地線(xiàn)，避免傳統(tǒng)接地線(xiàn)的缺點(diǎn)，將優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合，一方面克服了接地端導(dǎo)線(xiàn)容易受重力影響的安全隱患，另一方面避免了脫卸式接地線(xiàn)操作桿內(nèi)部凹槽磨損而影響操作，而且能適應(yīng)架空軟導(dǎo)線(xiàn)與銅排的兩種操作環(huán)境。改造后的接地線(xiàn)接地固定端采用黃銅材料，材質(zhì)堅(jiān)硬，不易損壞。傳統(tǒng)的接地線(xiàn)導(dǎo)線(xiàn)固定端與導(dǎo)線(xiàn)通過(guò)螺絲相連，容易發(fā)生螺絲生銹滑動(dòng)而與導(dǎo)線(xiàn)脫離，存在安全隱患問(wèn)題，改造后接地端采用與導(dǎo)線(xiàn)連為一體防范隱患。傳統(tǒng)的接地線(xiàn)操作時(shí)鎖具過(guò)大而無(wú)法上鎖，而且與臨時(shí)接地端線(xiàn)夾固定時(shí)由于長(zhǎng)度過(guò)短而容易導(dǎo)致變形，改造后通過(guò)增加一個(gè)具備大鎖孔和加長(zhǎng)的可螺旋固定的短路線(xiàn)固定端來(lái)解決此問(wèn)題。

通過(guò)分析傳統(tǒng)接地線(xiàn)優(yōu)缺點(diǎn)，將優(yōu)點(diǎn)集合改造完成新型攜帶型接地導(dǎo)線(xiàn)，通過(guò)“結(jié)合性創(chuàng)新”，提高了操作效率、安全性。

（1）通過(guò)將原有絕緣操作棒堅(jiān)固頭與接地導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)夾進(jìn)行連接，接地導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)夾角度可調(diào)，可適應(yīng)各類(lèi)開(kāi)關(guān)柜結(jié)構(gòu)和接地點(diǎn)角度。

（2）在絕緣操作棒的操作手柄處采用螺旋式連接來(lái)聯(lián)動(dòng)接地線(xiàn)夾，避免同時(shí)帶動(dòng)接地線(xiàn)線(xiàn)夾聯(lián)動(dòng)而給操作人員增加操作難度，在結(jié)構(gòu)上解決了接地線(xiàn)裝拆時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、裝設(shè)完畢后容易脫落的問(wèn)題。

（3）通過(guò)增加一個(gè)具備大鎖孔且加長(zhǎng)的螺旋式接地線(xiàn)固定端，一是解決了日常接地操作時(shí)鎖具過(guò)大而無(wú)法上鎖的問(wèn)題；二是避免了臨時(shí)接地端線(xiàn)夾固定時(shí)由于接地線(xiàn)固定端過(guò)短而變形。

（4）改造后的接地線(xiàn)接地固定端采用黃銅材料，材質(zhì)堅(jiān)硬，不易損壞。

改造后的接地線(xiàn)，解決了以下問(wèn)題：

運(yùn)維人員佩戴絕緣手套操作時(shí)，無(wú)需將短路線(xiàn)托起，就能利用操作桿輕松完成裝設(shè)工作。

改造后的接地線(xiàn)線(xiàn)夾，可利用絕緣操作桿靈活調(diào)節(jié)角度，能夠適應(yīng)任何形狀的接地銅排或者接地導(dǎo)線(xiàn)，防止各類(lèi)開(kāi)關(guān)柜的結(jié)構(gòu)阻礙，接地導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)夾下夾口靈活，自動(dòng)適應(yīng)銅排接觸面的角度，接觸面積良好確保接地安全。

當(dāng)設(shè)備上的接地端損壞；接地線(xiàn)接地端鎖孔損壞、無(wú)法上鎖；設(shè)備上沒(méi)有接地端的臨時(shí)接地線(xiàn)操作時(shí)，可以利用新型接地線(xiàn)的臨時(shí)接地端來(lái)解決上述等問(wèn)題：（1）用螺帽與接地線(xiàn)接地端旋緊；（2）利用螺絲轉(zhuǎn)動(dòng)夾緊設(shè)備，起到臨時(shí)接地效果

該項(xiàng)目產(chǎn)品投入使用后，我們?cè)?座35 kV變電站的5種不同類(lèi)型的固定式開(kāi)關(guān)柜、8個(gè)沒(méi)有專(zhuān)門(mén)接地端的手車(chē)式開(kāi)關(guān)柜以及3條戶(hù)外線(xiàn)路上進(jìn)行了共計(jì)16次裝設(shè)接地線(xiàn)試驗(yàn)，數(shù)據(jù)如表1所示。

過(guò)去運(yùn)維人員利用傳統(tǒng)平口式接地線(xiàn)，在垂直于地面的銅排上裝設(shè)接地線(xiàn)不但費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且時(shí)常會(huì)因接地銅線(xiàn)較重導(dǎo)致接地線(xiàn)跌落，不能保證檢修工作人員從頭到尾安全可靠工作?，F(xiàn)在，通過(guò)使用新型接地線(xiàn)后，變電站接地線(xiàn)裝設(shè)的可靠率保持在100%，減少因此產(chǎn)生的安全隱患和風(fēng)險(xiǎn)。

該項(xiàng)目產(chǎn)品投入使用后，我們選在2014年10月、11月、12月進(jìn)行實(shí)際操作實(shí)驗(yàn)，記錄每月有裝設(shè)接地線(xiàn)操作的操作時(shí)間，與2013年10月、11月、12月對(duì)比（注：2014年10、11、12月與2013年10、11、12月裝設(shè)接地線(xiàn)操作任務(wù)基本持平），如表2。

根據(jù)表2可以看出，通過(guò)使用改造設(shè)計(jì)后的新型接地線(xiàn)，可以大大減少運(yùn)維人員操作時(shí)間，通過(guò)計(jì)算可知，操作時(shí)間縮短了2/3，在大幅降低作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度的同時(shí)提高了操作效率。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2014年對(duì)奉化市所轄110 kV、35 kV變電站進(jìn)行裝設(shè)接地線(xiàn)操作共計(jì)200余次，按平均每次裝設(shè)接地線(xiàn)操作時(shí)間估算30 min，使用改造設(shè)計(jì)后的新型接地線(xiàn)后，操作效率約提高2倍，減少停電時(shí)間約20 min，按每次操作平均2個(gè)人計(jì)算，按操作費(fèi)用200元/人·h，減少人工成本約：200*2人*（1/3）h*200元/人·h=2.6萬(wàn)元。

2014年奉化市的全市GDP為290億元人民幣，奉化供電公司2014年35 kV、10 kV售電量為23.54億kW·h，每度電創(chuàng)造的GDP為12.32元。其中10kV電量為20.5億kW·h，公司10 kV線(xiàn)路為220條。按每年裝設(shè)接地線(xiàn)操作次數(shù)約200次，每次裝設(shè)接地線(xiàn)操作減少停電時(shí)間平均為20min，則可算得采用該接地線(xiàn)時(shí)：

項(xiàng)目改造完成接地線(xiàn)10套，完全滿(mǎn)足目前生產(chǎn)需要，項(xiàng)目總投入約7萬(wàn)元。

以上可見(jiàn)，只要投入7萬(wàn)元，即每年可帶來(lái)94.6萬(wàn)元的經(jīng)濟(jì)效益。按本裝置使用壽命5年計(jì)，合計(jì)可帶來(lái)473萬(wàn)余元的效益。[3]若該接地線(xiàn)能大范圍推廣，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益將更為可觀。

使用此種新型接地線(xiàn)后，運(yùn)維人員在操作時(shí)減少了大量操作時(shí)間，大大提高了操作效率；線(xiàn)夾和操作手柄的人性化設(shè)計(jì)，降低了安全風(fēng)險(xiǎn)，而且能適應(yīng)不同接地端鎖具。

新型接地線(xiàn)的安全性能高，得到了廣大變電運(yùn)行操作人員的好評(píng)，進(jìn)一步保障了公司安全生產(chǎn)形勢(shì)的平穩(wěn)有序。操作效率的提升，將會(huì)促進(jìn)供電可靠性的進(jìn)一步提升，減少了因倒閘操作時(shí)間延長(zhǎng)引起的服務(wù)投訴事件，對(duì)于保持供電企業(yè)良好的社會(huì)形象具有重要意義，其所潛藏的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益是不能直接用經(jīng)濟(jì)杠桿來(lái)評(píng)價(jià)的。

該項(xiàng)目主要通過(guò)對(duì)現(xiàn)有接地線(xiàn)進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，避免傳統(tǒng)接地線(xiàn)的缺點(diǎn)，將優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合?，F(xiàn)有的接地線(xiàn)存在著裝設(shè)地點(diǎn)運(yùn)用片面、操作繁瑣、易損壞，接地線(xiàn)接地固定端材質(zhì)較差、易變形，鎖孔太小等缺陷，使得日常掛設(shè)接地線(xiàn)過(guò)程中存在費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、不安全、工作效率低、易損壞等一系列問(wèn)題。該項(xiàng)目對(duì)現(xiàn)有接地線(xiàn)進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，使操作人員能提高效率、減少勞動(dòng)強(qiáng)度，提升材質(zhì)并能適應(yīng)多種操作環(huán)境。

該項(xiàng)目成果順利完成后，本公司交予寧波江北電力工器具試驗(yàn)基地進(jìn)行了全方位的檢查，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)標(biāo)，該項(xiàng)目參加過(guò)寧波市及浙江省范圍的參展競(jìng)賽，獲得了相當(dāng)不錯(cuò)的成績(jī)。

改造后的接地線(xiàn)投入使用后，得到了廣大變電運(yùn)行操作人員的好評(píng)，在變電所高壓接地線(xiàn)的改革和創(chuàng)新的中起到了積極的作用。使用此種新型接地線(xiàn)后，運(yùn)維人員在操作時(shí)減少了大量操作時(shí)間，大大提高了操作效率；線(xiàn)夾和操作手柄的人性化設(shè)計(jì)，降低了安全風(fēng)險(xiǎn)，而且能適應(yīng)不同接地端鎖具，具有良好的應(yīng)用價(jià)值和推廣價(jià)值。

該項(xiàng)目大部分仍是采用傳統(tǒng)材料，整體重量上減少較少，還可以進(jìn)一步改進(jìn)，導(dǎo)電性能可以進(jìn)一步提高，可以把導(dǎo)線(xiàn)端線(xiàn)夾更換成優(yōu)質(zhì)而輕便的導(dǎo)體材料。

今后開(kāi)展類(lèi)似項(xiàng)目要在設(shè)計(jì)上體現(xiàn)以人為本，人性化設(shè)計(jì)，以降低成本和作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度、安全可靠為基礎(chǔ)，以“安全第一，預(yù)防為主，綜合治理”為原則，每一個(gè)環(huán)節(jié)在質(zhì)量上嚴(yán)格把關(guān)。

參考文獻(xiàn)

[1] 李金雄.攜帶型短路接地線(xiàn)應(yīng)用技術(shù)[M].中國(guó)電子出版社，2008.

[2] 國(guó)家電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：國(guó)家電網(wǎng)公司電力建設(shè)安全工作規(guī)程（變電站部分）（Q/GDW665-2011）.

[3] 21世紀(jì)高等院校電氣工程與自動(dòng)化規(guī)劃教材：變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)及應(yīng)用[M].人民郵電出版社，2014.